【正文】 11 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 智能安全防護(hù)系統(tǒng) 的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)主要功能為： 實(shí)現(xiàn)各種模塊的功能并且檢測(cè)各個(gè)模塊的安全隱患，當(dāng)安全隱患達(dá)到警報(bào)的要求時(shí)，通過(guò)單片機(jī)傳達(dá)到 TC35，由 TC35 發(fā)送短信到主人手機(jī)進(jìn)行報(bào)警 。 TC35 模塊的 內(nèi)部 結(jié)構(gòu)如 下 圖 32所示 ： 圖 32 TC35模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu) TC35 模塊引腳功能介紹 TC35 共有 40個(gè)引腳，通過(guò)一個(gè) ZIF(Zero Insertion Force)連接器引出。 3340 為語(yǔ)音接口用來(lái)接電話手柄 。 如圖 34 所示： 123P1Header 3IN12OUT3GNDU6LM7805CTC84700uC91000uC10104D1Diode 1N4004D2Diode 1N4004D3Diode 1N4004D4Diode 1N4004C7100uR7300DS2LED0D5Diode 1N4004VCC12P2Header 2+12直流雙12交流 圖 34 LM7805電源 電路 2） 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源模塊 LM2576 LM2576 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 3A 電流輸出降壓開(kāi)關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器 (52kHz)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器 ((1. 23V)，具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及 熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路，符合 TC35 系統(tǒng)工作要求。 最少只需要 4 個(gè)外圍元件，可達(dá) 3A 的 輸出電流 具有過(guò)熱和過(guò)流保護(hù) 。 如圖 37所示： IGTR61KQ2NPN8050/90141243S1SW DIP2R10200R91KVCCC1122uTC35的15腳 16 圖 37 IGT啟動(dòng)電路 數(shù)據(jù)通信（與 PC 機(jī)調(diào)試用） 數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與 PC 機(jī)通信、軟件流控制等功能。 RS232C 最常用的 9 條引線的信號(hào)功能見(jiàn)表 31所示。 現(xiàn)選用其中一路發(fā)送 /接收， R20UT 接 AT89S52 的 TXD, T2IN 接 AT89S52 的RXD,T20UT 接 PC 機(jī)的 TXD, R2IN 接 PC 機(jī)的發(fā)送端 RXD。 如圖 38所示： 17 C1+1VS+2C13C2+4C25VS6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U3MAX232NVCCC1C2C3C4470uC5RXD0TXD0接收發(fā)送1234567891110J1D Connector 9R42KR52KRXD0TXD0TC35的18腳TC35的19腳PC機(jī) 圖 38 MAX232電平轉(zhuǎn)換電路 SIM 卡 基帶處理器集成了一個(gè)與 ISO 78163 IC Card 標(biāo)準(zhǔn)兼容的 SIM 接口。但是目前移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商所提供的 SIM 卡均無(wú) CCIN 引腳，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)將引腳 CCIN 與CCVCC 相連 。如： AT+CREG? 回車 AT+CSCA 短信息中心地址 ，如： AT+CSCA？回車 AT+CMGF 短信格式，如： 如： AT+CMGF=1 回車（文本） AT+CMGF=0 回車（ PDU） AT+CNMI 新信息指示，如： AT+CNMI=2,1 回車 19 AT+CMGL 列出存儲(chǔ)的信息，如： AT+CMGL 回車 AT+CMGS 發(fā)送信息，如： AT+CMGS=28 回車 AT+CMGD 刪除短信息，如： AT+CMGD=1 回車 AT+CLCC 讀取來(lái)電，如： AT+CLCC回車 任何一個(gè) TC35 首次使用時(shí)，必須要測(cè)試其工作是否正常，由于其自帶 RS232接口，所以我們要用 PC 機(jī)的串口調(diào)試軟件調(diào)試。 （ 2）發(fā)送握手命令， AT\r\n （ 3）讀取注冊(cè)狀態(tài)， AT+CREG?\r\n （ 4） 讀取短信中心號(hào)碼 ， AT+CSCA?\r\n （ 5） 讀取來(lái)電 ， AT+CLCC\r\n 短信消息與 Unicode 編碼方式 GSM 移動(dòng)電話有三種接口協(xié)議控制 SMS 功能，分別為 Block Mode(阻塞模式 )、Text Mode(ASCII 模式 )、 PDU Mode(二進(jìn)制模式 )。 Unicode 是一種統(tǒng)一字符編碼標(biāo)準(zhǔn)，采用雙字節(jié)對(duì)字符進(jìn)行編碼 ， 漢字的十六進(jìn)制 PDU 編碼直接采用漢字的 Unicode 編碼，由于漢字的編碼是十六位的，當(dāng)中 20 英文出現(xiàn)在同一短消息的時(shí)候，中文每個(gè)漢字是十六位的，但是字母和數(shù)字是八位的編碼，這時(shí)統(tǒng)一采用十六位編碼，也就是在八位的 ASCII 碼前面補(bǔ) 0。 對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)域進(jìn)行分析如 下 表 33所示： 表 33 發(fā)送信息的 PDU串分析 數(shù)據(jù) 說(shuō)明 08 短信服務(wù)中心所占字節(jié)數(shù) 91 國(guó)際格式號(hào)碼 (在前面加“ +” ) 683108704705F0 短信中心號(hào)碼為 “ 8613800774500 ，經(jīng)過(guò)了位移處理，將相鄰的兩位數(shù)字顛倒，如 86換為 68, 13換為 31, 80換為 08等，可將號(hào)碼還原。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 ② 工作方式 由于 TC35 通信模塊的數(shù)據(jù)接口 配置為 8位數(shù)據(jù)位 、 1 位停止位、無(wú)校驗(yàn)位， 所以單片機(jī)的串行口工作在方式 1。 （見(jiàn)附錄圖） ① 單片機(jī) 單片機(jī)作為主控單元，在系統(tǒng)中起著核心作用，在本系統(tǒng)中單片機(jī)主要控制TC35 模塊的啟動(dòng)時(shí)序 、 AT指令的發(fā)送、數(shù)據(jù)接收 和繼電器的輸入電平。當(dāng)有 新短消息到達(dá)時(shí)，由 TC35模塊向單片機(jī)發(fā)送指令，單片機(jī)讀取短信內(nèi)容，并對(duì)其進(jìn)行解碼，并根據(jù)短信內(nèi)容控制 I／ O口輸出高低電平，控制繼電器動(dòng)作，完成對(duì)家用電器開(kāi)啟與關(guān)閉的控制，然后重復(fù)上述過(guò)程。片內(nèi)ISPFlash 允許程序存儲(chǔ)器通過(guò) ISP 串行接口進(jìn)行編程。該模塊可分串口、并口通訊方式，本系統(tǒng)采用 并 口方式通訊。我們將此三個(gè)管腳接地，表示其地址為 000B。當(dāng)檢測(cè)到障礙物時(shí)，相連的 I0 口由初始化的高電平變成低電平。 主程序設(shè)計(jì) 主程序是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)框架的描述。程序流程圖如下圖 43 所示： 圖 43 按鍵處理程序流程圖 Y LCD 功能選擇界面 N 模塊內(nèi)部功能 的顯示以及設(shè)置 相應(yīng)的模塊 0～ 9 數(shù)字鍵按下？ LCD 初始化程序 N N Y LCD 功能選擇界面 LCD 功能選擇界面 29 第五章 硬件測(cè)試與 分析 LED 指示燈及功能按鍵 在 TC35 模塊板上有三 個(gè) LED 發(fā)光二極管 和一個(gè)啟動(dòng)模塊按鍵 ，靠近 穩(wěn)壓管 的那兩個(gè) LED 分別是 TC35 模塊和 52 控制板的電源指示燈，另外一個(gè)是 SIM 卡的指示燈，用以 顯示的是 TC35 的工作狀態(tài)： 1〉 LED 燈滅，表示 TC35 電源關(guān)閉，處于休眠、報(bào)警或單純的充電模式 ； 2〉 600 ms 亮 / 600ms 滅 ，表示未插入 SIM 卡，或者個(gè)人身份未登記 /已注銷，或者網(wǎng)絡(luò)正在搜尋中，或者正在進(jìn)行用戶身份鑒定，或者網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)正在進(jìn)行中 ； 3〉 75ms 亮 / 3s 滅，表示網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)成功（控制通道和用戶交換信息完成），無(wú)來(lái)電 ； 4〉 LED 燈亮，依據(jù)不同的呼叫類型：聲音呼叫，數(shù)據(jù)呼叫，在建立或者完畢時(shí)的狀態(tài)。 然后通過(guò)單片機(jī)模塊中對(duì)矩陣鍵盤的操作來(lái)顯示其相應(yīng)的功能， 比如 設(shè)置報(bào)警溫度為 25， 當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度為 25 時(shí) 則啟動(dòng)報(bào)警， TC35 發(fā)短信到用戶手 機(jī)，具體操作 如下表 52所示： 表 52 遠(yuǎn)程家電控制 手機(jī) 發(fā)送信息內(nèi)容 安全檢測(cè)模塊 工作狀態(tài) 目標(biāo) 手機(jī) 接收 到 信息內(nèi)容 溫度報(bào)警 溫度達(dá)到報(bào)警要求 溫度報(bào)警 密碼鎖報(bào)警 密碼鎖（ 12864代替）達(dá)到報(bào)警要求 密碼鎖報(bào)警 紅外檢測(cè)報(bào)警 紅外檢測(cè)達(dá)到報(bào)警要求 紅外檢測(cè)報(bào)警 。 2 關(guān)閉紅外檢測(cè) 設(shè)置完成退出 遠(yuǎn)程 短信 控制 將 SIM 卡（設(shè) 該 卡的號(hào)碼為 13471406083）正確插入 TC35 模塊板 上 的 SIM 卡卡座 ， 并用排線將模塊板與 AT89S52 控制板 上對(duì)應(yīng)的插線柱 連接好，按下 按鍵 S1（ TC35 復(fù)位按鍵）， 啟動(dòng) TC35 模塊 ， 觀察模塊板上的 SIM 卡指示 燈 是否正常（ 75ms 亮 / 3s 滅 ， 網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)成功 ） ， 然后 按一下控制板上的復(fù)位按鍵 S2，最后再檢查一下模塊板上的 SIM 卡指示燈是否 正常。 主程序流程圖如下圖 41 所示： 圖 41 主程序流程圖 開(kāi)始 串口初始化程序 LCD 初始化程序 DS18B20 溫度采集程序 按鍵檢測(cè)程序 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置程序 按鍵檢測(cè)程序 單片機(jī)處理程序 TC35 短信報(bào)警程序 Y N 報(bào)警檢測(cè)處理程序 27 報(bào)警檢測(cè)處理 程序 數(shù)據(jù)查詢程序主要檢測(cè)控制端是否有命令，若有則執(zhí)行，若無(wú)則返回。 具體電路如圖 318 所示： 123P14紅外檢測(cè)器VCCGNDD8 圖 318 紅外檢測(cè) 電路 26 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)除了必要的硬件支持外，還需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)圖中， DS18B20 的單總線引腳和 C3 相連。 24C02 的 A0A2 管腳是地址腳，當(dāng)一個(gè)電路中有多個(gè) I2C 總線元器件時(shí)，單片機(jī)通過(guò)設(shè)置這三個(gè)管腳來(lái)區(qū)分是與那個(gè)元器件通信。 如圖 314 所示： 23 圖 314 ISP串行接口電路 ⑤ LCD12864 顯示電路 本系統(tǒng)所用的 LCD 是 FYD128640402B，是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體 中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊：其分辨率為 128 64,內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII字符集，利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面，可以顯示 8 4 行 16 16 點(diǎn)陣的漢字，也